[發明專利]一種低電壓二極管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310259959.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103383917B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 周源
• 申請（專利權）人: 北京燕東微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/861
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 張雪梅

技術領域

本發明涉及低電壓二極管器件。更具體地，本發明涉及一種優化工藝的低電壓二極管及其制造方法。

背景技術

目前低電壓二極管芯片生產工藝中，普遍采用固定電阻率的硅基片，如：P⁺、P⁺⁺、N⁺或N⁺⁺襯底硅基片。生產工藝的主要步驟包括，在選定襯底硅基片上生長特定厚度、電阻率及摻雜類型的外延層，例如：在P⁺⁺襯底硅基片上生長10μm的P⁺外延層；在所述外延層中摻雜一定劑量的相反導電型的雜質以形成PN結勢壘；以及在引線孔上覆蓋金屬電極層形成歐姆接觸作為引出電極。這樣的工藝主要存在兩點不足，其一，常規工藝低電壓二極管的PN結擴散深度較淺，其抗靜電性能及泄放浪涌電流能力較弱，限制了低電壓二極管的適用范圍。其二，如前所述，低電壓二極管的結擴散深度較淺，形成在外延層一側的金屬電極層在形成歐姆接觸時易造成PN結結面損傷，損傷嚴重時甚至可導致芯片的早期失效。以常用的金屬鋁作為金屬電極材料為例，在外延層上形成鋁金屬層后，為保證金屬鋁與摻雜外延層形成良好的歐姆接觸，需要對得到的結構進行退火以使鋁與硅共融。因為硅在鋁中有一定的溶解度，退火過程容易引起鋁向硅中“楔進”引發鋁尖楔現象。在二極管的結擴散深度較淺的情況下，所形成的鋁尖楔有可能刺穿PN結結面，導致二極管齊納擊穿漏電流偏大，影響成品率，并有可能導致可靠性下降。為了彌補以上兩點不足，本領域技術人員采用在外延層上生長例如Ti-W，Ni-Cr金屬阻擋層的方法保護淺PN結或采用在外延層上LPCVD生長多晶硅的工藝方法增加結深，這樣通過在外延層和金屬電極層之間增加夾層保護層來防止由于外延層一側的金屬電極層形成歐姆接觸時損傷PN結結面帶來的漏電和擊穿不良等影響。夾層保護層的引入很好地解決了上述導致器件性能下降的問題，但卻使得二極管制作工藝流程復雜化，圖4A-4S為現有技術制備具有夾層保護層的低電壓二極管的方法流程示意圖。

在該方法中，為了形成夾層保護層6，增加了一次薄膜生長，圖形化及選擇性去除薄膜的工藝步驟，如圖4G-4K所示。尤其是為了選擇性去除部分夾層保護層6，不得不采用旋涂光刻膠10（圖4H），對旋涂的光刻膠層軟烘、曝光、顯影、硬烘得到光刻膠圖形（圖4I）、以圖形化光刻膠為掩膜對夾層保護層進行濕法腐蝕/干法刻蝕（圖4J）和干法剝膠（圖4K）等工藝步驟得到圖形化的夾層保護層。多個工藝步驟的引入增加了產品中形成缺陷的可能性，而缺陷一旦發生，則增加了芯片報廢的可能性。此外，工藝步驟的增加無疑增加了生產的成本，降低了效率，浪費了資源。進一步，在采用上述工藝得到的二極管中，夾層保護層和其上的電極層以不同的光刻工藝形成，二者的外邊界很難完全一致，見圖4P。這種缺陷可能會導致二極管的性能不良。

因此，需要一種既能提高低電壓二極管性能又易于大規模生產的低電壓二極管制作方法。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種二極管的制造方法，該方法包括以下步驟：

在第一導電類型的外延層上形成具有開口的絕緣層；

以所述絕緣層作為掩膜，在所述外延層中形成第二導電類型的高濃度摻雜區以與所述外延層形成PN結，所述第二導電類型與所述第一導電類型相反；

在所得到結構的表面上淀積夾層保護層；

在所述夾層保護層上淀積金屬層；

刻蝕所述金屬層得到所述二極管的一電極層；

選擇具有高選擇比的刻蝕劑，以所述電極層作為掩膜對所述夾層保護層進行選擇性刻蝕，以使刻蝕得到的所述夾層保護層具有與所述電極層相同的外邊界。

優選地，在所得到的結構的所述電極層的對側上形成對向電極層。

優選地，在以電極層作為掩膜對夾層保護層進行選擇性刻蝕的步驟后，該方法進一步包括，對所得到的結構進行合金化處理，以形成歐姆接觸。

優選地，所述淀積夾層保護層的步驟為通過蒸發或濺射淀積阻擋金屬層的步驟。

優選地，所述金屬層為鋁層，所述夾層保護層為鎳鉻阻擋金屬層。

優選地，所述選擇性刻蝕的刻蝕劑為濃硝酸和硝酸鈰氨的混合溶液。

優選地，所述淀積夾層保護層的步驟進一步包括：

通過低壓化學氣相淀積淀積多晶硅層；

通過離子注入或擴散在所述多晶硅層中摻雜第二導電類型的雜質。

優選地，所述選擇性刻蝕的刻蝕劑為SF₆和He的混合氣體。